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Unidad 11. Cuerpos geométricos ESO

1

Matemáticas orientadas a las Enseñanzas Académicas 3

Página 207

Resuelve

1. Busca información sobre los sólidos arquimedianos:

a) ¿Cuántos triángulos y cuántos cuadrados forman la superficie de un rombicuboctaedro?

b) Escribe el nombre de otros tres sólidos arquimedianos.

a) La superficie de un rombicuboctaedro está formada por 8 triángulos y 18 cuadrados.

b) Cuboctaedro, icosidodecaedro, rombicosidodecaedro.

2. Calcula, al estilo de Arquímedes, la fórmula del volumen de una esfera, teniendo en cuenta las siguientes ayudas:

•La suma de los volúmenes de varias pirámides con la misma altura es:

A = 31 (suma de las superficies de las bases) · Altura

•El volumen de la esfera se calcula aplicando la fórmula anterior a la suma de todas las finísimas pirámides, de vértice O y altura r, en que se puede descomponer la esfera.

•El área de la superficie esférica es 4π r 2 .

La suma de la superficie de las bases de las pirámides coincide con la superficie esférica, 4πr 2.

La altura de cada pirámide es muy próxima al radio de la esfera, r.

V = 31 (Suma de las superficies de las bases) · Altura = 3

1 (4πr 2) = 34 πr 3


2


1 Poliedros regulares y semirregulares

Página 208

1. Hemos señalado en rojo los centros de las caras “frontales” de estos poliedros, y en color más claro, los centros de algunas caras “ocultas”. Uniéndolos convenientemente se obtie-nen los poliedros duales. Hazlo en tu cuaderno.

octaedro – cubo dodecaedro – icosaedro tetraedro – tetraedro


3


Página 209

2. Haz una tabla con el número de caras, vértices y aristas de los cinco poliedros regulares.

tetr. cubo oct. dodec. icos.

caras

vértices

aristas

a) Comprueba que los cinco cumplen la fórmula de Euler.

b) Comprueba que el dodecaedro y el icosaedro cumplen las condiciones necesarias para ser duales.

c) Comprueba que el tetraedro cumple las condiciones para ser dual de sí mismo.

tetr. cubo oct. dodec. icos.

caras 4 6 8 12 20vértices 4 8 6 20 12aristas 6 12 12 30 30

a) Tetraedro → 4 + 4 – 6 = 2

Cubo → 6 + 8 – 12 = 2

Octaedro → 8 + 6 – 12 = 2

Dodecaedro → 12 + 20 – 30 = 2

Icosaedro → 20 + 12 – 30 = 2

b) Al unir mediante segmentos los centros de cada dos caras contiguas de un dodecaedro, se forma un icosaedro. Si hiciéramos lo mismo con un icosaedro, obtendríamos un dodecae-dro. Además, el número de caras del dodecaedro coincide con el número de vértices del icosaedro, y viceversa. Ambos tienen el mismo número de aristas. Por tanto, son poliedros duales.

c) Al unir mediante segmentos los centros de cada dos caras contiguas de un tetraedro, se forma otro tetraedro. Además, el número de caras y de vértices en un tetraedro son iguales. El tetraedro es dual de sí mismo.

3. Hemos visto que esta figura no es un poliedro regular. ¿Es semirregular?

Esta figura no es un poliedro semirregular porque en todos los vértices no concurren los mis-mos polígonos.


4


4. Esta pirámide truncada cuyas bases son cuadrados, ¿es un poliedro semirregular? ¿Por qué?

No es un poliedro semirregular porque sus aristas no son todas iguales.

5. Explica por qué las aristas de un poliedro semirregular tienen que ser todas iguales.

Las aristas de un poliedro semirregular tienen que ser todas iguales porque son como poliedros regulares, solo se diferencian en que los primeros no tienen todas las caras iguales.


5


2 Truncando poliedros

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1. Vamos a truncar, dando cortes que pasen por los puntos medios de las aristas adyacentes, los restantes poliedros regulares.

a) Al truncar de este modo un tetraedro, se obtiene una figura conocida. ¿Cuál?

b) El resultado de truncar el octaedro también es conocido.

¿Comprendes, ahora, por qué a esta figura se le llama cuboctaedro?

c) ¿Qué figura resulta de truncar un icosaedro? Compárala con el resultado de truncar un dodecaedro que has visto antes y explica por qué es un poliedro semirregular (recuer-da, se llama icosidodecaedro).

d) Relaciona los resultados anteriores con la dualidad de poliedros estudiada en el epígra-fe anterior.

a) La figura que se obtiene es un octaedro.

b) La figura que se obtiene es un cuboctaedro.

c) Al truncar un icosaedro se obtiene un icosidodecaedro, que se compone de pentágonos regulares y de triángulos equilá-teros. En cada vértice confluyen dos pentágonos y dos trián-gulos (es un poliedro semirregular).

Al truncar un dodecaedro también se obtiene un icosidode-caedro.

d) La figura que resulta al truncar dos poliedros duales es la misma.


6


2. Explica por qué al truncar los poliedros regulares, excepto el tetraedro, se obtienen siem-pre poliedros semirregulares.

Obtenemos poliedros semirregulares porque al truncar siguiendo el patrón que se indica en la teoría, las caras que aparecen son dos tipos de polígonos regulares y en todos los vértices con-curren el mismo número de caras.


7


Página 211

3. ¿A qué distancia del vértice hemos de cortar los triángulos pequeños para que el hexágono resultante sea regular?

x = 31 l, donde l es el lado del triángulo.

x

4. Describe el tetraedro truncado.

¿Cuántas caras tiene?

¿Cuántas son de cada tipo?

¿Cuántos vértices?

¿Cuántas aristas?

¿Cuánto mide la arista del tetraedro truncado con rela-ción a la del tetraedro original?

Tiene 8 caras, 4 hexágonos regulares y 4 triángulos equiláteros.

Tiene 12 vértices donde concurren dos hexágonos y un triángulo.

Tiene 18 aristas que miden 31 l, siendo l la medida de la arista del tetraedro original.

5. Describe el octaedro truncado.

Caras, tipos.

Vértices.

Aristas.

Tiene 14 caras, 8 hexágonos y 6 cuadrados.

Tiene 24 vértices donde concurren dos hexágonos y un cuadrado.

Tiene 36 aristas que miden 31 l, siendo l la medida de

la arista del octaedro original.

6. Conociendo las características de un dodecaedro (caras, vértices), describe cómo será el dodecaedro truncado.

Tiene 32 caras, 12 decágonos regulares y 20 triángulos equiláteros.

Tiene 60 vértices donde concurren dos decágonos y un triángulo.

Tiene 90 aristas.

7. Conocidas las características de un icosaedro, describe cómo será el icosaedro truncado.

Tiene 32 caras, 20 hexágonos y 12 pentágonos.

Tiene 60 vértices donde concurren dos hexágonos y un pentágono.

Tiene 90 aristas que miden 31 l, siendo l la medida de la arista del icosaedro original.


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3 Planos de simetría de una figura

Página 212

1. ¿Qué condiciones debe cumplir un plano para ser plano de si-metría del tetraedro?

¿Cuántos planos de simetría tiene el tetraedro?

Para que un plano sea plano de simetría del tetraedro tiene que con-tener una arista y ser perpendicular a dos caras.

El tetraedro tiene 6 planos de simetría, uno por cada arista.

2. Dibuja un prisma hexagonal regular. ¿Cuántos planos de simetría tiene? ¿Y cuántos tiene una pirámide hexagonal regular?

El prisma hexagonal regular tiene seis planos de simetría, uno por cada eje de simetría de sus bases, y otro plano de simetría paralelo a las dos bases.

La pirámide hexagonal regular tiene seis planos de simetría, uno por cada eje de simetría de sus bases.

3. Recuerda la relación de dualidad entre el cubo y el octaedro (ca-ras-vértices).

Basándote en los planos de simetría del cubo, describe todos los planos de simetría del octaedro.

Todos los planos de simetría del cubo inscrito en el octaedro son también planos de simetría del octaedro. Por tanto, el octaedro y el cubo tienen el mismo número de planos de simetría.

4. ¿Qué planos de simetría tiene un cono? ¿Y una esfera?

Cualquier plano que contiene al eje del cono es plano de simetría de este. Hay, pues, infinitos.

Cualquier plano que contenga al centro de la esfera es un plano de simetría de esta. Hay, pues, infinitos.

O


9


4 Ejes de giro de una figura

Página 213

1. ¿Qué ejes de giro tiene una pirámide hexagonal regular? ¿De qué órdenes son?

¿Y un prisma hexagonal regular? (No pases por alto algunos de orden 2).

pirámide hexagonal

Hay solo un eje de giro de orden 6.

Pasa por el centro de la base y el vértice de la pirámide.

prisma hexagonal

Hay un eje de giro de orden 6, el que pasa por el centro de las dos bases.

Hay 6 ejes de giro de orden 2: todos ellos son paralelos a las bases. 3 de ellos pasan por el punto medio de las dos caras latelares opuestas, y los otros 3, por las aristas opuestas.

2. ¿Qué ejes de giro tiene un ortoedro con las tres dimensiones distintas?

¿De qué órdenes son?

Hay tres ejes de giro de orden 2, e1, e2 y e3.

e1

e2

e3

3. Estudia los ejes de giro del octaedro. Puedes basarte en los del cubo.

Todos los ejes de giro del cubo son también ejes de giro del octaedro inscrito en él. Por tanto, el octaedro y el cubo tienen el mismo número de ejes de giro y de los mismos órdenes. Es decir:•Tresejesdegirodeordencuatro,quepasanpordosvérticesopuestos.

•Seisejesdegirodeordendos,quepasanporlospuntosmediosdedosaristasopuestas.•Cuatroejesdegirodeordentres,quepasanporloscentrosdedoscarasopuestas.Al comparar estos ejes de giro con los del cubo, se puede observar la dualidad (caras ↔ vér-tices, aristas ↔ aristas):•Losejesqueenelcubopasanporloscentrosdecarasopuestas,eneloctaedropasanpor

vértices opuestos.•Losejesqueenelcubopasanporaristasopuestas,eneloctaedropasanporaristasopuestas.•Losejesqueenelcubopasanpordosvérticesopuestosdelcubo,eneloctaedropasanporlos

centros de caras opuestas.


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5 Superficie de los cuerpos geométricos

Página 217

1. Calcula el área de estos poliedros obtenidos a partir de un cubo de 12 cm de arista:

12

12

12

6

6

12 12

12

6

6

6

6

6

6

12

12

12

A B

C D

A Si hacemos el desarrollo de la figura, queda:

2 Ò + 4 Ò + 2 Ò

12 c

m

12 c

m

6 cm

6 cm

6 cm

6 cm

6 cm

12 cm 12 cm

12 cmFIG. 1

FIG. 2 FIG. 3

Afig. 1 = 12 · 6 + 6 · 6 = 108 cm2 Afig. 2 = 12 · 6 = 72 cm2

Afig. 3 = 122 = 144 cm2 Atotal = 2 · 108 + 4 · 72 + 2 · 144 = 792 cm2

B Si hacemos el desarrollo de la figura, queda:

2 Ò + 2 Ò +

12 c

m

12 cm 12 cm

xx

12 c

m

12 cm

FIG. 1FIG. 2

FIG. 3

x = 12 122 2+ ≈ 16,97 cm Afig. 1 = 2122

= 72 cm2

Afig. 2 = 122 = 144 cm2 Afig. 3 = 12 · 16,97 = 203,64 cm2

Atotal = 2 · 72 + 2 · 144 + 203,64 = 635,64 cm2


11


C Si hacemos el desarrollo de la figura, queda:

h + 3 Ò + 3 Ò

x

xx 12 c

m

12 cm

FIG. 1

12 c

m

12 cm

FIG. 3FIG. 2

x ≈ 16,97 cm (ver B ); h = x x x2 2

3–22

=b l ≈ 14,70 cm

Afig. 1 = , · ,2

16 97 14 70 ≈ 124,73 cm2 Afig. 2 = 122 = 144 cm2

Afig. 3 = 72 cm2 Atotal = 124,73 + 3 · 144 + 3 · 72 = 772,73 cm2

D Si hacemos el desarrollo de la figura, queda:

3 Ò + + 3 Ò12

cm

12 cm

FIG. 1

6 cm

6 cm6 cm

6 cm

zz

z

z

z

ap

FIG. 3

FIG. 2

z = 6 62 2+ ≈ 8,49 cm

Apotema del hexágono regular: ap = z z z2 2

3–22

=b l ≈ 7,35 cm

Afig. 1 = 18 cm2

Afig. 2 = · , · ,2

6 8 49 7 35 = 187,20 cm2

Afig. 3 = 12 · 12 – Afig. 1 = 144 – 7,35 = 136,65 cm2

Atotal = 3 · 7,35 + 187,20 + 3 · 136,65 = 619,2 cm2

2. Obtén la medida de la superficie del prisma y de la pirámide. La base de ambos es un hexágono regular.

8 cm 8 cm

10 cm12 cm

A B

arista base → 8 cm arista base → 8 cm

altura prisma → 10 cm arista lateral → 12 cm


12


A a = 8 4–2 2 ≈ 6,93 cm

Abase = · ,2

8 6 93 · 6 = 166,32 cm2

Alateral = 6 · 8 · 10 = 480 cm2

Atotal = 2 · 166,32 + 480 = 812,64 cm2 4 cm

a8 cm

B Abase = 166,32 cm2

Apotema de la pirámide = h = 12 4–2 2 ≈ 11,31 cm

Alateral = · , ·2

8 11 31 6 = 271,44 cm2

Atotal = 166,32 + 271,44 = 437,76 cm2

4 cm

12 cmh

3. Calcula el área de estos cuerpos:

12 cm 12 c

m 6 cm

6 cm

6 cmA B C

A Atotal = 2π · 6 · 12 + 2π · 62 ≈ 678,58 cm2

B g = 12 62 2+ ≈ 13,42 cm

Atotal = π · 6 · 13,42 + π · 62 ≈ 366,06 cm2

C Atotal = 4π · 62 ≈ 452,39 cm2

4. Calcula el área de los siguientes cuerpos:

10 cm

26 cm

17 cm

13 cm

17 cm

5 cmA B

A Abase grande = 262 = 676 cm2

Abase pequeña = 102 = 100 cm2

h = 17 8–2 2 = 15 cm

Alateral = 4 · 226 10+ · 15 = 1 080 cm2 26 cm

10 cm

17 cm

8 cm

h

Atotal = 676 + 100 + 1 080 = 1 856 cm2

B A = π · 132 + π · 52 + π(13 + 5) · 17 = 530,93 + 78,54 + 961,33 = 1 570,8 cm2


13


5. Calcula el área total del cono, del cuerpo que resulta de partirlo por la mitad y del tronco de cono obtenido al cortar por una sección paralela a la base, a 5 cm de la misma.

20 c

m

8 cm5 cm

A B C

A g = 20 82 2+ ≈ 21,54 cm

Atotal = π · 8 · 21,54 + π · 82 = 742,42 cm2

B Abase = ·π282

≈ 100,53 cm2; A1/2 lateral = · · ,π2

8 21 54 ≈ 270,68 cm2

Atriángulo = ·16 202 = 160 cm2

Atotal = 100,53 + 270,68 + 160 = 531,21 cm2

C

x820 15= → x = 6 cm

y = 8 – 6 = 2 cm

z = 5 22 2+ ≈ 5,39 cm

y

zx

21,54 cm

15 c

m

8 cm

5 cm

20 c

m

Atotal = π · (8 + 6) · 5,39 + π · 82 + π · 62 ≈ 551,22 cm2

6. En una esfera de 30 cm de diámetro, calcula:

a) El área de una zona esférica de 6 cm de altura.

b) El área de un casquete esférico cuya base tiene un radio de 12 cm.

a) Azona esférica = 2π · 15 · 6 ≈ 565,49 cm2

b) 12 cm

15 cm

6 cm

x = 15 12–2 2 = 9 cm

y = 15 – 9 = 6 cm

Acasquete esférico = 2π · 15 · 6 ≈ 565,49 cm2

12 cm

15 cm

y

x


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7. Halla el área de:

a) Un prisma recto cuya base es un rombo de diagonales 12 cm y 20 cm, sabiendo que su arista lateral mide 24 cm.

b) Una pirámide recta con la misma base y la misma arista lateral que el prisma anterior.

c) Un cuboctaedro de 10 cm de arista.

d) Un dodecaedro truncado de 10 cm de arista.

l = 10 6 1362 2+ = = 11,66 cm

Arombo = ·2

20 12 = 120 cm2

Prombo = 46,65 cm

12

20

l

a) Aprisma = 2 · Arombo + Prombo · 24 = 1 359,6 cm2

b) Cara lateral de la pirámide:

Apotema de la pirámide: ap = 24 342 + = 4,97

Alateral = 4 · l · ap/2 = 115,90 cm2

Abase = 120 cm2

Apirámide = 235,9 cm2

24 cm24 cm

l

ap

c) 6 cuadrados → A1 = 6 · 102 = 600 cm2

8 triángulos → A2 = 8 · (10 · 10 3/2) : 2 = 346,41 cm2

Atotal = 946,41 cm2

d) 12 pentágonos y 20 hexágonos.

Área de un pentágono de lado 10 cm:

A1 = · · ,2

5 10 6 88 = 172 cm2

Área de un hexágono de lado 10 cm:

A2 = · · ,2

6 10 8 66 = 259,80 cm2

Atotal = 12 · A1 + 20 · A2 = 7 260 cm2


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6 Volumen de los cuerpos geométricos

Página 219

1. Calcula el volumen de estos prismas, obtenidos cortando un cubo de 12 cm de arista:

12

126

66

66

612

1212 12

A CB

A V = 2123

= 864 cm3 B V = 43 · 123 = 1 296 cm3 C V = 2

123 = 864 cm3

2. Calcula el volumen de estas pirámides cuyas bases son polígonos regulares:

12 cm

8 cm

15 cm

15 cm

A B

A x = 6 62 2+ ≈ 8,49 cm

h = ,15 8 46–2 2 ≈ 12,37 cm

V = 31 · 122 · 12,37 ≈ 593,76 cm3

12 cm

15 cm h

x

B h = 15 8–2 2 ≈ 12,69 cm

x = 8 4–2 2 ≈ 6,93 cm

V = · · ,31

28 6 93 · 6 · 12,69 ≈ 703,53 cm3

8 cm

15 cm

h

x


16


3. Calcula el volumen del tronco de cono y el del tronco de pirámide.

5

x

8

66 cm

8 cm

5 cm

6 cm

5 cm

8 cm

AB

A x25

85= + → x = 15 cm

Vcono mayor = 31 · π · 82 · 20 = 1 340,41 cm3

Vcono menor = 31 · π · 62 · 15 = 565,49 cm3

Vtronco de cono = 1 340,41 – 565,49 = 774,92 cm3

5

x

2

6

8

B x = 8 4–2 2 ≈ 6,93 cm

Vpirámide mayor = · · ,31

28 6 93 · 6 · 20 = 1 108,8 cm3

y = 6 3–2 2 ≈ 5,2 cm

Vpirámide menor = · · ,31

26 5 2 · 6 · 15 = 468 cm3

Vtronco de pirámide = 1 108,8 – 468 = 640,8 cm3

y

3

6

x

8 cm

8 cm

4 cm

4. Se corta una esfera de 36 cm de diámetro por dos planos paralelos: uno pasa por el cen-tro y el otro dista 12 cm del centro.

1818

36

1812

Calcula el volumen de cada una de las tres porciones en las que ha quedado dividida la esfera.


17


1818

36

1812

�

�

�

1) Vporción (1) cilindro = π · 182 · 12 = 3 888π cm3

Vtronco (1) cono = 31 π · 122 · 12 = 576π cm3

Vporción (1) esfera = 3 888π – 576π ≈ 10 404,95 cm3

18

12 6

12

6

2) Vporción (2) cilindro = π · 182 · 6 = 1 944π cm3

Vporción (2) cono = 31 π · 182 · 18 – 3

1 π · 122 · 12 = 1 368π cm3

Vporción (2) esfera = 1 944π – 1 368π ≈ 1 809,56 cm3

3) Vporción (3) esfera = · ·π 18

234 3

= 12 214,51 cm3


18


7 Coordenadas geográficas

Página 221

Hazlo tú

Halla, en kilómetros, la medida del paralelo 45°.

r = radio del paralelo 45°

r 2 + r 2 = R 2 → 2r 2 = 6 366,22 → r = 4 501,58 km

Perímetro = 2π · 4 501,58 = 28 284,26 km

45°

45°r

rR

1. El metro, unidad de medida de longitud, se definía antiguamente como la diezmillonési-ma parte de un cuadrante de meridiano terrestre. Es decir, un meridiano terrestre tiene 40 000 000 de metros.

Según esto:

a) Calcula el radio de la Tierra en kilómetros.

b) Su superficie en kilómetros cuadrados.

c) Su volumen en kilómetros cúbicos.

d) Calcula el área de un huso horario.

a) Meridiano = Perímetro = 2π · R = 40 000 000 m = 40 000 km

R ≈ 6 366,2 km

b) Superficie = 4π · (6 366,2)2 = 509 296 182,1 km2

c) Volumen = 34 π · (6 366,2)3 = 1,08 · 1012 km3

d) Área huso horario = ,24

509 296182 1 = 21 220 674,25 km2

2. Un barco va de un punto A, situado en las costas de África a 30° latitud norte y 10° lon-gitud oeste, a otro punto B, con la misma latitud y 80° de longitud oeste, siguiendo el paralelo común.

a) ¿Qué distancia ha recorrido?

b) ¿Qué distancia recorrería si la diferencia de longitudes de los dos puntos fuera de 180°?

a) Entre A y B hay un arco de 80° – 10° = 70°

Como hemos visto en el problema resuelto de esta página, el perímetro del paralelo 30° es 34 641,1 km.

Por tanto, la distancia de A a B es °,

36034 641 1 · 70° ≈ 6 735,77 km.

b) ,2

34 641 1 = 17 320,55 km


19


3. En Río de Janeiro (43° O) son las 7 de la mañana. ¿Qué hora es en Hiroshima (132° E)?

45° 30° 15° 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 105° 120° 135°

Río de Janeiro43° Oeste

Hiroshima132° Este

Hay 12 horas de diferencia. Por tanto, en Hiroshima son las 7 de la tarde.

Otra forma de hacerlo es:

132° = 15° · 8 + 12

Hiroshima está en el huso horario número 9 al este.

43° = 15° · 2 + 13

Río de Janeiro está en el huso horario número 3 al oeste.

Están, pues, a 12 husos horarios de diferencia.

Por tanto, en Hiroshima son las 7 de la tarde (19 h).


20


Página 222

Hazlo tú

Calcula la distancia a la que tenemos que mirar una esfera de 40 cm de diámetro para ver la cuarta parte de su superficie.

AB 20 10 300–2 2= =

d30010

10300=+

→ 10(d + 10) = 300 → d = 20

Tenemos que mirar a 20 cm de distancia.

20 cm

30 cm10 cm

10 cm

O

O

B

B

P

A A

d

Hazlo tú

Halla el área total y el volumen de un tronco de cono de 6 cm de altura cuyos radios miden 6 cm y 4 cm.

6 cm

6 cm

4 cm

x

g

x x4 6

6= + → 6x = 4x + 24 → x = 224 = 12

Vtronco = Vcono grande – Vcono pequeño = 31 π · 62 · 18 – 3

1 π · 42 · 12 ≈ 477,52 cm3

g = 6 22 2+ ≈ 6,32 cm

Atotal = π(6 + 4) · 6,32 + π · 62 + π · 42 ≈ 361,91 cm2


21


Ejercicios y problemas

Página 223

Practica

Áreas y volúmenes de cuerpos geométricos

1. Calcula el área y el volumen de los siguientes cuerpos geométricos:13 cm13 cm

20 cm

15 c

m

10 cm

13 cm

10 cm

a) b)

a) Calculamos primero la altura de la base, h.

h = 13 10–2 2 ≈ 8,31 cm

, ,

· · · ·

A

A

2 220 8 31 166 2

20 15 2 13 15 300 2 195 690

· · cm

cm

2

2

BASES

LATERAL

= =

= + = + =

_

`

a

bb

bb → Atotal = 166 + 690 = 856 cm2

V = 8,31 · 15 = 1 246,5 cm3

b) Calculamos primero la apotema, m, y la altura, h, de la pirámide.

m = 13 5–2 2 = 12 cm; h = 12 5–2 2 ≈ 10,91 cm

· ·

A

A

10 100

4 210 12 240

cm

cm

2 2

2

BASE

LATERAL

= =

= =

_

`

a

bb

bb → Atotal = 100 + 240 = 340 cm2

V = 31 · 100 · 10,91 ≈ 363,67 cm3

2. Calcula el área y el volumen de los cuerpos geométricos siguientes:

a) Prisma de altura 20 cm y cuya base es un rombo de diagonales 18 cm y 12 cm.

b) Pirámide hexagonal regular de arista lateral 18 cm y arista básica 6 cm.

c) Octaedro regular de 10 cm de arista.

d) Cilindro de altura 27 cm y cuya circunferencia básica mide 44 cm de longitud.

e) Cono de radio 9 cm y generatriz 15 cm.

f ) Semiesfera de 10 cm de radio.

g) Esfera inscrita en un cilindro de 1 m de altura.

h) Casquete esférico de 7 cm de altura de una esfera de radio 12 cm.


22


a) Calculamos primero el lado del rombo, l.

l = 6 92 2+ ≈ 10,82 cm

·

· , · ,

A

A

2 218 12 216

4 10 82 20 865 6

· cm

cm

2

2

BASES

LATERAL

= =

= =

_

`

a

bb

b → Atotal = 216 + 865,6 = 1 081,6 cm2

V = 108 · 20 = 2 160 cm3

b) Calculamos primero la apotema de la base, x, y la de la pirámide, m.

x = 6 3–2 2 ≈ 5,2 cm; m = 18 6–2 2 ≈ 17 cm

· · , ,

· ·

A

A

26 6 5 2 93 6

6 26 17 306

cm

cm

2

2

BASE

LATERAL

= =

= =

_

`

a

bb

bb → Atotal = 93,6 + 306 = 399,6 cm2

Calculamos la altura de la pirámide y el volumen:

h = ,17 5 2–2 2 ≈ 16,19 cm → V = 31 · 93,6 · 16,19 = 505,128 cm3

c) Calculamos la altura de las caras, m, y el área:

m = 10 5–2 2 ≈ 8,66 cm → A = 8 · · ,2

10 8 66 = 346,4 cm2

Para calcular el volumen del octaedro calcularemos el volumen de una pirámide de base cuadrada y lo multiplicaremos por dos.

h = ,8 66 5–2 2 ≈ 7,1 cm → Vpirámide = 31 · 102 · 7,1 ≈ 236,7 cm3

Voctaedro = 2 · 236,7 = 473,4 cm3

d) Calculamos primero el radio de la base, r.

r = π244 ≈ 7 cm

,πA

A2 7 307 88

44 27 1188· ≈ cm

· cm

2 2

2BASES

LATERAL

== =

4 → Atotal = 307,88 + 1 188 = 1 495 cm2

V = 153,94 · 27 = 4 156,38 cm3

e) Calculamos primero la altura del cono, h.

h = 15 9–2 2 = 12 cm

·,

· ,π

πAA

9 254 479 15 424 12

· ≈ cmcm

2 2

2BASE

LATERAL

== =

4 → Atotal = 254,47 + 424,12 = 678,59 cm2

V = 31 · 254,47 · 12 = 1 017,88 cm3

f ) A = ·π2

4 102 ≈ 628,32 cm2

V = ·π 10

234 3

≈ 2 094,4 cm3


23


g) A = 4π · 502 ≈ 31 415,93 cm2

V = 34 π · 503 ≈ 523 598,78 cm3

h) A = 2π · 12 · 7 ≈ 527,79 cm2

12 cm

7 cm

12 cm

12 cm

7 cm

12 cm

7 cm

5 cm

7 cm

5 cm

5 cm

Vporción cilindro = π · 122 · 7 ≈ 3 166,73 cm3

Vtronco de cono = 31 π · 122 · 12 – 3

1 π · 52 · 5 ≈ 1 678,66 cm3

Vcasquete = 3 166,73 – 1 678,66 = 1 488,07 cm3

3. Halla el área y el volumen de estos cuerpos geométricos:

6 cm

8 cm 4 cm

20 cm

6 cm

a) b)

6 cm

10 cm

20 cm

30°

c) d)

a) Primero calculamos el radio de la base inclinada, r.

d = 6 82 2+ = 10 cm → r = 5 cm

· · ≈ ,

· · ,

π

π

πA

A 2

4 5 128 81

2 4 6 75 4

cm

cm

2

2

2 2BASES

LATERAL

=

= =

+_

`

a

bb

bb → Atotal = 128,81 + 75,4 = 204,21 cm2

V = · ·π24 62

= 150,8 cm3


24


b) Calculamos primero la generatriz, g.

g = 6 82 2+ = 10 cm

,

· ,

π π

π π

A

A

10 2 326 73

22 10 2 2 10 376 99

· · ≈ cm

· · ≈ cm

2 2 2

2

BASES

LATERAL

= +

= +

_

`

a

bb

bb → Atotal = 326,73 + 376,99 = 703,72 cm2

Para calcular el volumen del tronco de cono restaremos el volumen del cono grande del volumen del cono pequeño. Para ello debemos conocer la altura del cono pequeño, x.

x x2 10

6= + → 10x = 12 + 2x → x = 1,5 cm

Vtronco de cono = 31 π · 102 · 7,5 – 3

1 π · 42 · 1,5 = 31 π · 726 ≈ 760,27 cm3

c) Calculamos la apotema de la base, ap, la apotema de la pirámide, m, y la altura de la pirámide, h.

ap = 6 3–2 2 ≈5,2 cm

m = 10 3–2 2 ≈ 9,54 cm

h = , ,9 54 5 2–2 2 ≈ 8 cm

· , ,

·

·

· , ,

A

A

26 6 5 2 93 6

6 26 9 54 171 72

cm

cm

2

2

BASE

LATERAL

= =

= =

_

`

a

bb

bb → Atotal = 93,6 + 171,72 = 265,32 cm2

V = 31 · 93,6 · 8 = 249,6 cm3

d) Debemos observar que la porción de esfera que estamos eliminando es °°

36030

121= de la

esfera completa, y que al calcular el área debemos añadir dos semicírculos de radio 20 cm.

A = 1211 · 4π · 202 + π · 202 ≈ 4 607,67 + 1 256,64 = 5 864,31 cm2

V = ·1211

34 π · 203 ≈ 30 717,79 cm3

4. Haciendo girar un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 9 cm y 12 cm alrede-dor de cada uno de ellos, se obtienen dos conos. Dibújalos y halla el área y el volumen de cada uno de ellos.

9 cm

12 cm

g = 12 92 2+ = 15 cm

,,

ππ

AA 15

9 254 479 424 12

· ≈ cm· · ≈ cm

2 2

2BASE

LATERAL

==

4 → Atotal = 254,47 + 424,12 = 678,59 cm2

V = 31 · 254,57 · 12 ≈ 1 017,88 cm3


25


12 cm

9 cm

g = 15 cm

,≈ ,

ππ

AA 15

12 452 3912 565 49

· ≈ cm· · cm

2 2

2BASE

LATERAL

==

4 → Atotal = 452,39 + 565,49 = 1 017,88 cm2

V = 31 · 452,39 · 9 ≈ 1 357,17 cm3

5. Calcula la superficie de:

a) Un prisma recto pentagonal regular cuyas aristas miden, todas, 10 cm.

b) Un dodecaedro regular de arista 10 cm.

Recuerda que la apotema de un pentágono regular de lado l mide 0,6882 l.

a) Apotema del pentágono = 6,88 cm

Sbase = · · ,2

5 10 6 88 = 172 cm2 Slateral = 10 · 10 · 5 = 500 cm2

Stotal = 172 · 2 + 500 = 844 cm2

b) Stotal = Spentágono · 12 = 172 · 12 = 2 064 cm2

6. Calcula el área total de los siguientes poliedros regulares y semirregulares de 8 cm de arista:

A B C D

E F G

Sabemos que la suma de las áreas de las figuras A y F es igual al triple del área de la figu-ra B. Decimos, entonces que:

A + F = 3B

Comprueba cuáles de estas afirmaciones son ciertas:

a) 2C + D = G b) B + 3C = G c) B + C = D d) 2F + B + C = E


26


Para las figuras A y B, primero calculamos la altura de los triángulos de las caras, h.

h = 8 4–2 2 ≈ 6,93 cm

Figura A → Aa = 4 · · ,2

8 6 93 = 4 · 27,72 = 110,88 cm2

Figura B → Ab = 8 · 27,72 = 221,76 cm2

Figura C → Ac = 6 · 82 = 384 cm2

Figura D → Ad = 6 · 82 + 8 · 27,72 = 384 + 221,76 = 605,76 cm2

Figura E → aphexágono = h = 6,93 cm

Ae = 8 · · · ,2

6 8 6 93 + 6 · 82 = 1 330,56 + 384 = 1 714,56 cm2

Figura F → Af = 20 · · ,2

8 6 93 = 554,4 cm2

Figura G → Ag = 18 · 82 + 8 · · ,2

8 6 93 = 1 373,76 cm2

Todas las afirmaciones son ciertas.

7. Halla las áreas y los volúmenes de estos prismas regulares. En ambos, la arista básica mide 10 cm, y la altura, 8 cm.

x 2 = 102 – 52 = 75 → x = 8,66 cm

Abase = , ,2 210 5 8 66 216 5perímetro · apotema · ·= = cm2

Alateral = P · h = 5 · 10 · 8 = 400 cm2

Atotal = 2 · Abase + Alateral = 2 · 216,5 + 400 = 833 cm2

V = Abase · h = 216,5 · 8 = 1 732 cm3

10 cm

x

En este caso el apotema de este prisma es el mismo que el anterior.

Abase = 2perímetro · apotema

28 ·10 · 8,66 346,4= = cm2

Alateral = P · h = 8 · 10 · 8 = 640 cm2

Atotal = 2 · Abase + Alateral = 2 · 346,4 + 640 = 1 332,8 cm2

V = Abase · h = 346,4 · 8 = 2 771,2 cm310 cm


27


Página 224

8. Calcula las áreas y los volúmenes de los siguientes cuerpos geométricos:

5 m 15 m

10 m

8 m

4 m

6 m

a) b)

14 m16 m

15 m

12 m

5 m

8 m

4 m

2,5 m

c) d)

a) Descomponemos el cuerpo en un cono, un cilindro y una semiesfera. Calculamos primero la generatriz del cono, g.

g = 5 32 2+ ≈ 5,83 cm

A = πrg + 2πrh + πr2

4 2 = π · 3 · 5,83 + 2π · 3 · 5 + π

24 32

≈ 205,74 cm2

V = 31 πr 2h + πr 2h +

πr

234 3

= 31 π325 + π325 +

π3

234 3

≈ 207,35 cm3

b) Descomponemos el cuerpo en dos cilindros, uno dentro de otro.

A = 2(πR 2 – πr 2) + 2πRh + 2πrh = 2π(R 2 – r 2) + 2πh(R + r) =

= 2π(42 – 22) + 2π15(4 + 2) ≈ 640,88 cm2

V = πR 2h – πr 2h = πh(R 2 – r 2) = π15(42 – 22) ≈ 565,49 cm3

c) Descoponemos el cuerpo en un prisma y una pirámide triangular. Calculamos primero la altura de la base de la pirámide, h.

h = 12 7–2 2 ≈ 9,75 cm

A = 14 · 16 + 2 · 16 · 15 + 2 · 16 · 12 + 2 · 14 · 15 + 2 · · ,2

14 9 75 = 1 644,5 cm2

V = 14 · 16 · 15 + · ,2

14 9 75 · 16 = 4 452 cm3

d) La figura resulta de quitarle al cilindro de radio 2,5 cm y altura 8 cm un cuarto del mismo.

· , ≈ ,

· · , · · ≈ ,

π

π

A

A

2 2 5 39 27

43 2 2 5 8 5 4 31 78

cm

cm

2 2

2BASES

LATERAL

=

= +

_

`

a

bb

b → Atotal = 39,27 + 31,78 = 71,05 cm2

V = 43 · π · 2,52 · 8 ≈ 117,81 cm3


28


9. Halla el área y el volumen de este tetraedro regular:

D

DH

8 cm h

A CO

O

B

A C

Para hallar la altura H, recuerda que AO = 32 h, donde h es la altura de una cara.

Calculamos lo que mide la altura h:

h 2 = 82 – 42 = 48 → h = 6,93 cm

Abase = · · , ,b h2 2

8 6 93 27 72= = cm2

Atotal = 4 · Abase = 110,88 cm2

D

h

A C

O

Calculamos lo que mide la altura H del tetraedro:

H 2 = 82 – , ,32 6 93 42 66·

2=c m → H = 6,53 cm

V = , , ,A H31

31 27 72 6 53 60 34· · · ·BASE = = cm3

10. La base de un ortoedro tiene dimensiones 240 cm × 44 cm. Su volumen es 1 235,52 dm3. Calcula las diagonales de sus caras y la diagonal principal.

240 cm = 24 dm

44 cm = 4,4 dm

44 cm240 dm

D

V = Abase · h → 1 235,52 = 24 · 4,4 · h → h = 11,7 dm

d 2 = 11,72 + 242 → d = 26,7 dm11,7 dm

240 dm

4,4 dm

d

11,7 dmd' d '2 = 4,42 + 11,72 → d ' = 12,5 dm

11,7 dm

240 dm

4,4 dm

d

11,7 dmd'

D = 242 + 4,42 + 11,72 → D = 27,06 dm


29


11. Calcula el volumen del siguiente tronco de pirámide de bases cuadradas:

Calculamos las alturas de las pirámides que forman el tronco:

x x3 8

10= + 16 m

6 m

10 m

8x = 30 + 3x

x = 6 → h = 1610h

x

8

3

Vtronco = Vpirámide mayor – Vpirámide menor = 31 · 162 · 16 – 3

1 · 62 · 6 = 1 293,3 m3

12. Cortamos una esfera de 24 cm de radio por dos planos paralelos: uno que pase por el centro y otro a 16 cm de este. Halla las superficies y los volúmenes de las tres porcio-nes obtenidas.

2424

48

2416

24

16 8

16

8

1) A = 2π · 24 · 16 ≈ 2 412,74 cm2

· ·

· · ≈ ,

π π

π π

V

V

24 16 9 216

31 16 16 1365 33

cm

cm

2 3

2 3

PORCIÓN CILINDRO

TRONCO CONO

= =

=

_

`

a

bb

bb →

→ Vporción esfera = 9 216π – 1 365,33π ≈ 24 663,61 cm3

2) A = 2π · 24 · 8 ≈ 1 206,37 cm2

· · · · ≈ ,

π π

π π π

V

V

24

31

31

8 4 608

24 24 16 16 3 242 67

· · cm

cm–

2 3

2 2 3

PORCIÓN CILINDRO

TRONCO CONO

= =

=

_

`

a

bb

bb →

→ Vporción esfera = 4 608π – 3 242,67π ≈ 4 289,31 cm3

3) A = ·π2

4 242 ≈ 3 619,11 cm2 ; Vporción esfera =

π · 24

234 3

≈ 28 952,92 cm3

13. Se corta una esfera de 50 cm de diámetro por dos planos paralelos a 8 cm y 15 cm del centro, respectivamente. Halla el volumen de la porción de esfera comprendida en-tre ambos planos.

15

8


30


Vporción cilindro = π · 502(15 – 8) = 17 500π cm3

Vtronco de cono = 31 π · 502 · 15 – 3

1 π · 502 · 8 = 5 833,33π cm3

Vporción esfera = Vporción cilindro – Vtronco de cono =

= 17 500π – 5 833,33π = 11 666,67π cm3 ≈ 36 651,9 cm3

Coordenadas geográficas

14. Cuando en el huso 0 son las 8 a.m., ¿qué hora es en el tercer huso al E? ¿Y en el quinto al O?

En el huso 3° E son tres horas más, es decir, las 11 a.m.

En el huso 5° O son cinco horas menos, es decir, las 3 a.m.

15. Sabemos que en Bilbao (longitud 3° O) son las 9 de la mañana. Utilizando el si-guiente esquema, indica qué hora será en Monterrey (longitud 100° O).

112°30' 105°

M B

90° 75° 60° 45° 30° 15°7°30' 0° 7°30'

En Monterrey serán las 2 de la mañana.

16. Roma está en el primer huso al E y Nueva York, en el quinto al O. Si un avión sale de Roma a las 11 p.m. y el vuelo dura 8 h, ¿cuál será la hora local de llegada a Nueva York?

5 + 1 = 6 horas menos en Nueva York que en Roma.

11 p.m. + 8 = 19 → 7 a.m. hora de Roma.

19 – 6 = 13 p.m. = 1 a.m. es la hora de llegada a Nueva York.

17. Si en La Habana (82° O) son las 8 p.m., asigna su hora a cada ciudad en tu cuaderno:

Maputo (Mozambique) 2 p.m.

Natal (Brasil) 3 a.m.

Astaná (Kazajistán) 8 p.m.

Temuco (Chile) 0 a.m.

Honolulú (Hawái) 11 a.m.

Dakar (Senegal) 11 p.m.

Katmandú (Nepal) 6 a.m.

Melbourne (Australia) 7 a.m.

Maputo (32° E) → 3 a.m. Natal → 11 p.m.

Astaná (71° E) → 6 a.m. Temuco (73° O) → 8 p.m.

Honolulú (158° O) → 2 p.m. Dakar (16° O) → 0 a.m.

Katmandú (85° E) → 7 a.m. Melbourne (144° E) → 11 a.m.


31


18. Dos ciudades tienen la misma longitud, 15° E, y sus latitudes son 37° 25' N y 22° 35' S. ¿Cuál es la distancia entre ellas?

α = 37° 25'

β = 22° 35'

Tenemos que hallar la longitud del arco correspondiente a un ángulo de α + β = 37° 25' + 22° 35' = 60°

Distancia = °

· ° · ·π πR360

2 60360

2 6 370 60= ≈ 6 670,65 km

ab

R

19. La “milla marina” es la distancia entre dos puntos del ecuador cuya diferencia de longitud es 1'. Calcula la longitud de una milla marina.

1' = 601 grados; radio de la Tierra: R ≈ 6 370 km

Milla marina → ·π π πR2

≈ ·R360

601

216002

216002 6 370= ≈ 1,85 km

20. Un avión tiene que ir de A a B, dos lugares diametralmente opuestos en el paralelo 45°. Puede hacerlo siguiendo el paralelo (APB) o siguiendo la ruta polar (ANB). Calcula la distancia que se recorrería en cada trayecto.

Hallamos el radio del paralelo 45°: S

A

BP

N

R 2 = x 2 + x 2 = 2x 2 → x 2 = R2

2 → x = R R

2 22

=

x = 2

6 370 ≈ 4 504,27 km

xx

R45°

21. Alejandría, Nueva Orleans y Houston tienen todas la misma latitud, 30° N. Sus lon-gitudes son, respectivamente, 30° E, 90° O y 95° O. ¿Qué distancia recorrería un avión que va de Alejandría a Nueva Orleans por el paralelo 30° N? ¿Y de Alejandría a Houston?

Utilizando el ejercicio resuelto de la página 221, sabemos que el paralelo 30° tiene una longi-tud de 34 646 km aproximadamente.

Entre Alejandría y Nueva Orleans hay un arco de 90° – 30° = 60°; por tanto, la distancia entre

ellos es °360

34 346 · 60° ≈ 5 724,33 km.

Entre Alejandría y Houston hay un arco de 95° – 30° = 65°, por lo que la distancia entre ellos

es °360

34 346 · 65° ≈ 6 201,36 km.


32


Página 225

Piensa y resuelve22. Calcula el área y el volumen del tronco de cono generado al

girar este trapecio isósceles alrededor de una recta perpendicular a sus bases en sus puntos medios.

Calculamos primero la generatriz del tronco de cono, g.

g = 6 22 2+ ≈ 6,32 cm

5 cm

9 cm

6 cm

· , · , ≈ ,· ( , , ) · , ≈ ,

π ππ

AA

4 5 2 5 83 254 5 2 5 6 32 138 98

cmcm

2 2 2

2BASES

LATERAL

= += +

4 → Atotal = 83,25 + 138,98 = 222,23 cm2

Hallamos el volumen del tronco de cono restando los volúmenes del cono grande y del cono pequeño. Hallamos antes la altura del cono pequeño.

, ,x x

2 5 4 56= + → 4,5x = 2,5x + 15 → x = 7,5 cm

V = 31 π · 4,52 · (6 + 7,5) – 3

1 π · 2,52 · 7,5 ≈ 237,19 cm3

23. Calcula el volumen de los cuerpos de revolución que genera cada una de estas figu-ras planas al girar alrededor del eje indicado:

3 cm

4 cm

3 cm

3 cm

7 cm

A B

A Vcilindro = π · 32 · 4 = 36π cm3

Vcono = 31 π · 32 · 3 = 9π cm3

Vtotal = 36π + 9π = 45π = 141,37 cm3

7 cm

4 cm

3 cm

3 cm

A

B Vsemiesfera = ·21

34 π · 33 = 18π cm3

Vcono = 31 π · 32 · 3 = 9π cm3

Vtotal = 18π + 9π = 27π = 84,82 cm3

3

33

B


33


24. Un triángulo rectángulo isósceles, cuyos catetos miden 8 cm, gira alrededor de la hipotenusa. Calcula el volumen del cuerpo de revolución que se genera.

Se forma un cono:

V = · · ,π πr h31

31 8 8 536 162 2= =

8 cm

8 cm

25. Cortamos un salchichón con un cuchillo como ves en la fi-gura. Halla la superficie y el volumen del trozo que queda.

Observamos que hemos dejado la mitad del salchichón. Calcula-mos primero el radio del círculo que obtenemos al cortar.

20 cm

5 cm

d = 10 102 2+ ≈ 14,14 cm → r = 7,07 cm

· · , ≈ ,

· · · ≈ ,

π

π

A

A

2 7 07 314 06

21 2 5 20 314 16

cm

cm

2 2

2

BASES

LATERAL

=

=

_

`

a

bb

b → Atotal = 314,06 + 314,16 = 628,22 cm2

V = 21 · π · 52 · 20 ≈ 785,4 cm3

26. Este es el mayor tetraedro que cabe dentro de un cubo de 10 cm de arista. Halla su superficie y su volumen.

B

CD

A

10 c

mCalculamos el lado del tetraedro:

l 2 = 102 + 102 = 200 → l = 14,14 cm

Recordamos que AO h32= . Por tanto, tenemos que hallar la

altura del triángulo.

h 2 = 14,142 – 7,072 → h = 12,24 cm

H 2 = , · , ,14 14 32 12 24 133 29–2

2=c m → H = 11,54 cmA O

H

Abase = · · · , · , ,b h21

21 14 14 12 24 86 54= = cm2

Atotal = 4 · 86,54 = 346,15 cm2

V = , , ,A H31

31 86 54 11 54 332 89· · · ·BASE = = cm3


34


27. Averigua si cabe:

a) Un tetraedro regular de arista 4 u, dentro de un cubo de arista 4 u.

b) Un cubo de arista 12 u, dentro de una esfera de diámetro 20 u.

c) Un cubo de arista 10 u, dentro de un cono de 15 u de altura y radio de la base 15 2 u.

d) Una esfera de radio 4 u, dentro de un octaedro regular de arista 10 u.

e) Un cilindro de 10 u de altura y 790 u3 de volumen, dentro de un cubo de 10 u de arista.

a) Sí cabe. El mayor tetraedro que cabe dentro de un cubo tiene como arista la diagonal del cubo, que mide 5,65 u.

Aristatetraedro = diagonalcubo = 4 2 ≈ 5,66 u

b) La diagonal del cubo mide 12 3 = 20,78 u. Por tanto, el cubo no cabe dentro de la esfera.

c) Sí cabe, porque la sección del cono, a 10 u de altura, tiene de radio 5 2 u, que es igual a la mitad de la diagonal de la cara superior del cubo.

d) La distancia del centro del octaedro a cada cara es de 4,08 u, mayor que el radio de la esfera. Por tanto, sí cabe.

e) Calculamos el radio del cilindro utilizando su volumen: 790 = π · r 2 · 10 → r = π10790 ≈ 5 u.

Por lo tanto el cilindro quedaría encajado dentro del cubo.

28. ¿Cuáles son los planos de simetría de un ortoedro de base cuadrada? ¿Y los ejes de giro? ¿De qué orden es cada uno de ellos?

Contesta a las mismas preguntas en el caso de un cubo.

•Son5planosdesimetría:

Dos pasan por los puntos medios de las aristas de la base.

Dos pasan por los vértices opuestos de las bases.

(Estos cuatro planos corresponden a los ejes de simetría del cua-drado).

Uno pasa por los puntos medios de las aristas laterales.

•Tiene5ejesdegiro:

Un eje de giro de orden cuatro: la recta perpendicular a las bases por su punto medio.

Dos ejes de giro de orden dos: las rectas paralelas a las bases que pasan por el centro de cada dos caras paralelas.

Dos ejes de giro de orden dos: las rectas que pasan por los pun-tos medios de dos aristas laterales opuestas.

El cubo tiene 9 planos de simetría, tres ejes de orden 4, cuatro de orden 3 y seis de orden 2. Se pueden encontrar gráficos en los epígrafes 3 y 4 de la unidad.


35


29. Dibuja en tu cuaderno el poliedro dual del siguiente prisma hexagonal regular:

a) ¿Son el prisma o su dual poliedros semirregulares?

b) Indica los planos de simetría de cada uno.

c) Indica los ejes de giro de cada poliedro (el prisma y su dual) y di de qué orden es cada uno.

a) El prisma sí es semirregular pero su dual no lo es, ya que no concurren el mismo número de caras en todos sus vértices.

b) El prisma tiene siete planos de simetría: seis planos, uno por cada eje de simetría de sus bases y otro plano paralelo a las dos bases y a la misma distancia de cada una.

Su dual tiene los mismos.

c) El prisma tiene trece ejes de giro: uno de orden 6 que pasa por el centro de las dos bases; tres de orden 2, paralelos a las bases y que pasan por el punto medio de dos caras laterales opuestas; tres de orden 2, paralelos a las bases y que pasan por las aristas opuestas; y otros seis más de orden 2 que pasan por los vértices opuestos de las caras laterales.

Su dual tiene los mismos.

30. Dibuja en tu cuaderno este antiprisma cuadrado:

a) ¿Cuántos planos de simetría tiene?

b) Indica sus ejes de giro. ¿De qué orden son?

a) Cuatro planos de simetría, uno por cada eje de simetría de sus bases.

b) Un eje de giro de orden 4 que pasa por el centro de las dos bases.

31. Sabemos que un icosaedro regular tiene varios planos de simetría. Por ejemplo, si te fijas en dos de sus caras opuestas, los tres planos que pasan por sus tres alturas serían planos de simetría del icosaedro.

a) ¿También pasan planos de simetría por sus aristas opuestas? ¿Cuántos hay?

b) ¿Cuántos planos de simetría tiene en total?

c) Sabemos que el eje de giro que pasa por dos vértices opuestos del icosaedro tiene or-den 5. ¿Qué orden tienen los que pasan por los centros de dos aristas opuestas? ¿Y los que pasan por los centros de dos caras opuestas?

a) Sí, son 15 planos.

b) Tiene 15 planos de simetría, ya que los que nombra el enunciado y los del apartado a) son los mismos.

c) Los ejes de giro que pasan por los centros de dos aristas opuestas tienen orden 2, y los otros, orden 3.


36


Página 226

Resuelve problemas32. Cortando y soldando una varilla de 3 m de longitud, se ha construido

la estructura de un farol con forma de octaedro regular. ¿Cuál es la altura AB del farol?

El octaedro tiene 12 aristas iguales. Cada una de ellas mide 300 : 12 = 25 cm.

La altura del octaedro coincide con la diagonal de un cuadrado de 25 cm de lado:

AB 25 252 2= + ≈ 35,36 cm

A

B

33. El desarrollo de la superficie lateral de un cono es un sector circular de 120° de am-plitud y cuya área es 84,78 cm2. Halla el volumen del cuerpo que se forma.

•Generatrizdelcono:

,

πg84 78 120

3602= → g 2 = · ,

π3 84 78 → g ≈ 9 cm

•Radiodelabase:2πr = l

· ·πl

2 9120360= → 18π = 3l → l = 6π cm

2πr = 6π → r = 3 cm

g

l

h

3

120°

9

•Áreabase=π · 32 = 9π ≈ 28,27

•Alturadelcono:h2 = 92 – 32 = 72 → h ≈ 8,49 cm

•Volumencono= 31 (Área base) · h = 3

1 28,27 · 8,49 ≈ 80 cm3

34. Un cilindro y un cono tienen la misma superficie total, 96π cm2, y el mismo radio, 6 cm. ¿Cuál de los dos tendrá mayor volumen?

ghH

66

•Áreatotaldelcilindro=2π · 6h + 2π · 62

84πH = 96π → H = 1,14 cm

•Volumendelcilindro=π · 62 · 1,14 = 128,93 cm3

•Áreatotaldelcono=π · 62 + π · 6g → 36π + 6πg = 96π → 6πg = 60π → g = 10 cm

•Alturadelcono:h2 = 102 – 62 = 64 → h = 8 cm

•Volumendelcono= 31 π · 62 · 8 ≈ 301,59 cm3

Tiene mayor volumen el cono.


37


35. Truncando un icosaedro regular de 30 cm de arista se obtiene este poliedro semirre-gular (troncoicosaedro):

a) ¿Cuántos vértices y caras tiene el icosaedro?

b) ¿Cuántos pentágonos y cuántos hexágonos forman la superficie del poliedro obteni-do tras el truncamiento?

c) Calcula la superficie de este último.

a) El icosaedro tiene 12 vértices y 20 caras.

b) 20 hexágonos y 12 pentágonos.

c) Las aristas del poliedro truncado miden 10 cm.

Apotema de una cara hexagonal = 8,66 cm

Apotema de una cara pentagonal = 6,88 cm

Superficie de una cara hexagonal = · · ,2

10 6 8 66 ≈ 259,8 cm2

Superficie de una cara pentagonal = · · ,2

10 5 6 88 ≈ 172 cm2

Superficie del poliedro = 20 · 259,8 + 12 · 172 = 7 260 cm2

36. Cortamos un cubo por un plano que pasa por los puntos MNC'A' (M y N son los puntos medios de las aristas AD y DC, respectivamente).

A'

A

D'

C'

C

D

BM N

12 cm

Calcula el área total y el volumen del menor de los poliedros que se forman.

A' C' A'

B'

A

D'

D'

C'

C

D

DBM N

MN

12 cm

12 cm

6 cm6 cm

•TriánguloMDN : A = ·2

6 6 = 18 cm2

•TriánguloA'D'C' : A = ·2

12 12 = 72 cm2


38


Caras laterales: trapecios.

A1 = ( ) ·2

12 6 12+ = 108 cm2

MN 2 = 62 + 62 = 72 → MN 72= ≈ 8,49 cm

' 'A C 2 = 122 + 122 = 288 → ' 'A C 288= ≈ 16,97 cm

, ,'A P 216 97 8 49–= = 4,24 cm

'MA 2 = 122 + 62 = 180 → 'MA = 13,42 cm

D'A'

DM

12 cm1

6 cm

12 cm

C' P A'

NM

h2

h2 = 13,422 – 4,242 → h ≈ 12,73 cm Área2 = ( , , ) · ,2

8 49 16 97 12 73+ ≈ 162,05 cm2

Área total del poliedro = 18 + 72 + 2 · 108 + 162,1 = 468,1 cm2

37. Tres pelotas de tenis se introducen en un tubo cilín-drico de 6,6 cm de diámetro en el que encajan hasta el borde. Halla el volumen de la parte vacía.

Altura del cilindro = 6,6 · 3 = 19,8 cm

Vcilindro = π · 3,32 · 19,8 ≈ 677,4 cm3

Vesferas = 3 · ,π34 3 33c m = 451,6 cm3

6,6 cm

Vparte vacía = 677,4 – 451,6 = 225,8 cm3

38. Queremos construir un tubo cilíndrico soldando por los lados un rectángulo de 28 cm de largo y 20 cm de ancho. ¿Cómo se consigue mayor volumen, soldando por los lados de 28 cm o por los de 20 cm?

20 cm20 cm

28 cm r

A

A•Radio:2πr = 28 → r = π14 cm

•Volumen:πr 2h = π π14

2c m · 20 = 1 247,77 cm3

B•Radio:2πr = 20 → r = π10 cm

•Volumen:πr 2h = π π10

2c m · 28 = 891,27 cm3

28 cm

r

B

Se consigue mayor volumen soldando por los lados de 20 cm.


39


39. Se introduce una bola de piedra de 14 cm de diámetro en un recipiente cúbico de 14 cm de arista lleno de agua y después se retira. Calcula:

a) La cantidad de agua que se ha derramado.

b) La altura que alcanza el agua en el recipiente después de sacar la bola.

a) Vcubo = 143 = 2 744 cm3

Vagua derramada = Vesfera = 34 π · 73 ≈ 1 436,76 cm3

14

b) Vagua no derramaba = 2 744 – 1 436,76 = 1 307,24 cm3

Altura que alcanza el agua:

1 307,24 = 142 · h → h = 6,67 cm

14

h

40. Una finca se abastece de agua desde el pilón que ves en la figura, y que ahora está lleno. Para regar, se abre un desagüe que desaloja un caudal de 25 litros por segundo. ¿Se podrá mantener el riego durante diez horas sin reponer sus existencias?

10 m

1,8 m

50 m

5 m5 m

Capacidad del pilón = 10 · 1,8 · 45 + · · ,π2

5 1 82 ≈ 880,69 m3 = 880 690 litros

Gasto en diez horas = 25 · 60 · 60 · 10 = 900 000 litros

El gasto en diez horas es superior a la capacidad del pilón. Por tanto, no se puede regar du-rante diez horas sin reponer las existencias de agua.

41. En un cine, las palomitas se vendían hasta ahora en recipientes del tipo A, por 1,50 €. El gerente está pensando en ofertar también otro formato, B, más grande. ¿Cuál crees que debería ser el precio del formato B? Redondea a las décimas de euro.

20 cm

10 cm

20 cm

10 cm

20 cm

10 cm

A B

20 cm

15 c

m

xx

510 15= + → 10x = 75 + 5x → x = 15 cm

Vcono grande = 31 π · 102 · 30 ≈ 3 141,6 cm3

Vcono pequeño = 31 π · 52 · 15 ≈ 392,7 cm3

VA = Vcono grande – Vcono pequeño ≈ 2 748,9 cm3

A

15 c

m

10 cm

5

x


40


xx

510 20= + → 10x = 100 + 5x → x = 20 cm

Vpirámide grande = 31 202 · 40 ≈ 5 333,33 cm3

Vpirámide pequeña = 31 102 · 20 ≈ 666,67 cm3

VB = Vp. grande – Vp. pequeña ≈ 4 666,67 cm3

x

20 c

m

20 cm

10 cm

10 cm

5

20 cm

B

Precio del recipiente B = ,

, · ,2 748 9

4 666 67 1 5 ≈ 2,546

El recipiente B se venderá a 2,50 euros.

42. Paco tiene un pozo cilíndrico de 5 m de diámetro y 100 m3 de capacidad. Pero no está lleno; de hecho, si se aleja más de 2,25 m del borde, ya no ve el agua. Halla la pro-fundidad del agua, si Paco tiene los ojos a 1,80 m de altura.

5 m 1,80 m

2,25 m

Si h es la profundidad del pozo:

Vpozo = 100 = π · 2,52 · h → h = 5,10 m

Si x es la profundidad del agua:

,, , x

2 251 80

55 10 –= → x = 1,10 m


41


Página 227

Problemas “+”43. Cortamos un prisma triangular regular por un plano que pasa por el punto medio

de dos aristas y por otra arista opuesta.

Halla el volumen y la superficie total de cada una de las porciones.

Observa que uno de los dos trozos es un tronco de pirámide.

6 cm4

cm

Lo primero que hacemos es hallar las longitudes de los cortes del plano.

x = 4 32 2+ = 5 cm

y = 3 cm

6 cm

4 cm

3 cm 3 cm

x

y

Comenzamos calculando el área del tronco de pirámide, y para ello necesitamos averiguar algunas longitudes, como las alturas de las bases grande, h1, y pequeña, h2, y de las caras laterales, h3.

h1 = 6 3–2 2 ≈ 5,2 cm

h2 = ,3 1 5–2 2 ≈ 2,6 cm

h3 = ,5 1 5–2 2 ≈ 4,8 cm

· , · , ,

· · , ,

A

A

26 5 2

23 2 6 19 5

3 26 3 4 8 64 8

cm

cm

2

2

BASES

LATERAL

= + =

= + =

_

`

a

bb

bb → Atotal = 19,5 + 64,8 = 84,3 cm2

h3

h2

3

35

6

6h1

Calculamos ahora el área de la otra parte de la figura, veamos cómo son sus caras:

6 cm

3 cm 3 cm 6 cm

4 cm4 cm 5 cm

3 cm3 cm

A1 = · , · ,2

6 5 22

3 2 6– = 11,7 cm2; A2 = ·2

3 4 = 6 cm2; A3 = 4 · 6 = 24 cm2

Atotal = 11,7 + 2 · 6 + 24 = 47,7 cm2

Para calcular el volumen del tronco de pirámide restamos al volumen de la pirámide grande la de la pirámide pequeña, y para eso tenemos que calcular sus alturas.


42


Resolvemos los siguientes triángulos semejantes que se forman entre las apotemas de las bases, las alturas de las caras laterales y las alturas de las pirámides. Recordamos que la longitud de la apotema de un triángulo equilátero es un tercio de la medida de su altura.

, ,,z z

0 87 1 734 8= + → 1,73z = 0,87z + 4,18 → z ≈ 4,86 cm

x = , ,4 86 0 87–2 2 = 4,78 cm

Observando que las medidas del triángulo pequeño son la mitad que las del grande, tenemos que y = 4,78 cm también.

1,73

y

x z

4,8

0,87

Vtronco de pirámide = · · ,31

26 5 2 · (2 · 4,78) – · · ,

31

23 2 6 · 4,78 = 43,5 cm3

Para calcular el volumen del otro trozo restaremos los volúmenes del cuerpo completo y el tronco de pirámide.

Vprisma = · ,2

6 5 2 · 4 = 62,4 cm3 → V = 62,4 – 43,5 = 18,8 cm3

44. Obtención del área lateral de un tronco de cono:

a)

g2

g = g1 – g2

g1

gg

r1 r2 — = — g1 g2

r1 r1

r2 r2

Explica qué son r1, g1, r2, g2 y g. Justifica las dos igualdades anteriores.

b)

Área

Recordando que el área lateral de un cono es πrg, justifica que el área buscada (en rojo) es A = πr1g1 – πr2g2.

c) Observa la siguiente cadena de igualdades:

A = πr1g1 – πr2g2 = π (r1g1 – r2g2) =* π (r1g1 – r1g2 + r2g1 – r2g2) =

= π [r1(g1 – g2) + r2(g1 – g2)] = π [r1g + r2g] = π (r1 + r2) g

Repite la cadena de igualdades justificando cada paso. En la igualdad *, observa que r1g2 = r2g1. Explica por qué.

a) En la figura observamos que r1 y g1 son, respectivamente, el radio de la base y la genera-triz del cono grande; r2 y g2 son, respectivamente, el radio de la base y la generatriz del cono pequeño; y g es la generatriz del tronco de cono.


43


También vemos que g1 es igual a la suma de g y g2, y de aquí obtenemos la primera igualdad.

Además, en la figura de la derecha aparecen dos triángulos rectángulos en posición de Tales, que justifican la segunda igualdad.

b) El área de la zona roja es el resultado de restar el área lateral del cono grande (r1 y g1) menos el área lateral del cono pequeño (r2 y g2). Así, la igualdad queda justificada.

c) A = πr1g1 – πr2g2 =(1) π (r1g1 – r2g2) =(2) π (r1g1 – r1g2 + r2g1 – r2g2) =(3)

=(3) π [r1(g1 – g2) + r2(g1 – g2)] =(4) π [r1g + r2g] =(5) π (r1 + r2) g

(1). Sacamos factor común π.

(2). Sumamos y restamos la misma cantidad, por lo que la igualdad no varía.

gr

gr

1

1

2

2= → r1g2 = r2g1

(3). Sacamos factor común r1 y r2.

(4). Utilizamos la igualdad g = g1 – g2 para sustituir los paréntesis por g.

(5). Sacamos factor común g.

45. Si un avión vuela a 10 000 m de altura, ¿qué porción de superficie terrestre puede ver un pasajero?

El radio de la Tierra es de unos 6 371 km.

10 000 mx

6 371 – x

6 371

P

AOQ

Observando el gráfico podemos deducir la longitud de PQ y que los triángulos POQ y PQA son semejantes. Por tanto:

( )PQ x6 371 6 371– –2 2=

( )( )x

xx

x6 371

6 371 6 3716 371 6 371

10–

– –– –

2 2

2 2= + →

→ 6 3712 – (6 371 – x)2 = (6 371 – x) · (10 + x) →

→ 6 3712 – 6 3712 + 2 · 6 371x – x 2 = 6 371 · 10 + 6 371x – 10x – x 2 →

→ 6 371x + 10x = 63 710 → x ≈ 10 km

Si el diámetro de la Tierra es 12 742 km, esta distancia será ≈12 472

101247

1


44


Reflexiona sobre la teoría46. Recuerda todos los planos de simetría y los ejes de giro de un

cubo. ¿Qué planos de simetría tiene el cuboctaedro (poliedro que resulta de truncar el cubo)? Estudia, también, sus ejes de giro.

El cuboctaedro tiene los mismos planos de simetría y los mismos ejes de giro que el cubo.

47. Explica por qué cada uno de los siguientes poliedros no es regular. ¿Son semirregu-lares? Comprueba si se verifica el teorema de Euler en cada uno:a) b)

a) El poliedro no es semirregular y, por tanto, tampoco regular, ya que no en todos los vértices concurre el mismo número de caras.

Tiene 30 caras, 32 vértices y 60 aristas, por lo que sí cumple el teorema de Euler, 30 + 32 – 60 = 2.

b) El poliedro no es regular porque todas sus caras no son iguales, pero sí es semirregular.

Tiene 8 caras, 12 vértices y 18 aristas; sí cumple el teorema de Euler, 8 + 12 – 18 = 2.

48. Si en un cono reducimos a la mitad el radio de la base y mantenemos la misma al-tura, ¿el volumen se reduce a la mitad? ¿Y si mantenemos la misma base y reducimos la altura a la mitad?

Vcono i = 31 πR 2h

Vcono ii = 31 π R

2

2c m · h = · πR

31

4h2h h

I II

R R/2

El volumen se reduce a una cuarta parte.

Vcono i = 31 πR 2h

Vcono ii = 31 πR 2 · πR

2 31

2h h2

=hh/2

R R

I

II

Sí, el volumen se reduce a la mitad.

49. Una pirámide de base cuadrada se corta por un plano paralelo a la base y que pasa por el punto medio de la altura. ¿Cuál será la relación entre los volúmenes de la pirámi-de grande y la pequeña?

El lado de la nueva base es la mitad de la arista básica de la pirámide.

· · · '

V l

l l VV3

1

2 31

881

h

31

2h hV' V

2

2 2

PIRÁMIDE GRANDE

PIRÁMIDE PEQUEÑA

=

==

= = c m

_

`

a

bb

bb

h

h/2

l l /2

l /4


45


50. Un cubo y una esfera tienen la misma área. ¿Cuál tiene mayor volumen? Comprue-ba tu respuesta dando un valor cualquiera al radio de la esfera.

Radio de la esfera: 10 cm

4πR 2 = 6l 2 → 4π · 102 = 6l 2

l 2 = π6

400 → l = 14,47 cm

Volumen cubo = 14,473 = 3 031,01 cm3

Volumen esfera = 34 π · 103 = 4 188,79 cm3

Tiene mayor volumen la esfera.

R

l

51. Observa en la figura la semiesfera, el cono invertido y el cilindro, todos del mismo diá-metro (20 cm) y altura (10 cm), que se han cortado por un plano horizontal a 6 cm de altura:

202020

61010

66

a) Calcula la superficie de las secciones obtenidas.

b) Comprueba que la sección obtenida en el cilindro equivale a la suma de las otras dos.

c) Comprueba que esa misma relación se cumple para cualquier altura del plano, h.

d) Comprueba que esa relación se cumple para cualquier radio, r, y cualquiera que sea la altura, h, a la que se corta el plano.

a) R = 10 6–2 2 = 8 cm

Ss. semiesfera = π · 82 ≈ 201,06 cm2

106

R

'R1010

6= → R' = 6 cm

Ss. cono = π · 62 ≈ 113,10 cm2

10

6

4R'

Ss. cilindro = π · 102 ≈ 314,16 cm2

R'' = 10

b) Ss. semiesfera + Ss. cono = 64π + 36π = 100π = Ss. cilindro

c) Para un h cualquiera: R = 10 – h2 2; R' = h; R'' = 10

( )

··

ππ

π

SSS

10

10

– hh

2 2

2

2

S. SEMIESFERA

S. CONO

S. CILINDRO

==

=

_

`

a

bb

bb Ss. semiesfera + Ss. cono = π · 102 = Ss. cilindro

d) Para r y h cualesquiera:

( )π

ππ

SSS r

r – h· h

2 2

2

2

S. SEMIESFERA

S. CONO

S. CILINDRO

==

=

_

`

a

bb

bb Ss. semiesfera + Ss. cono = πr 2 = Ss. cilindro


46


Página 229

Entrénate resolviendo problemas•Al naufragar su barco, dos marineros y su mono llegan a una isla desierta. Como no tienen

nada que comer, recogen plátanos y se van a dormir.

Por la noche, un marinero se despierta, da dos plátanos al mono y se come la mitad de los restantes. Después, se despierta el otro marinero, que también da dos plátanos al mono, hace tres partes con los que quedan y se come dos de esas partes.

Por la mañana, se reparten, entre los tres, los plátanos que quedan.

En ningún momento ha sido necesario partir ningún plátano. ¿Cuál es el número mínimo de plátanos que podrían haber recogido? ¿Cuántos plátanos se ha comido cada uno?

Se levanta el marinero 1:

QUEDA MARINERO 1 MONO

2

Se levanta el marinero 2:

MARINERO 2

2

MONO

El número de plátanos que queda tiene que ser múltiplo de 3, ya que se los reparten entre los dos marineros y el mono. El más pequeño de esos múltiplos es 3. Ahora, vamos rellenando con números los gráficos hacia atrás:

2 23 3 3

1111

El número mínimo de plátanos es 11 + 11 + 2 = 24.

El marinero que se despierta en primer lugar se ha comido 12 plátanos; el otro marinero, 7, y el mono, 5.

•Tienes estas cinco monedas:

¿Cuántas cantidades distintas de dinero podrías formar?

La menor cantidad de dinero que se puede formar con estas monedas es 10 céntimos, y la ma-yor, 190 céntimos (10 cts + 10 cts + 20 cts + 50 cts + 1 €).

Se pueden formar todos los múltiplos de 10 entre esas cantidades:

10 céntimos → moneda de 10 cts 20 céntimos → moneda de 20 cts

30 céntimos → 20 + 10 40 céntimos → 20 + 10 + 10

50 céntimos → moneda de 50 cts 60 céntimos → 50 + 10

70 céntimos → 50 + 20 80 céntimos → 50 + 20 + 10

90 céntimos → 50 + 20 + 10 + 10 100 céntimos → 1 €


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•Calcula el área de un cuadrado cuya diagonal coincide con el lado de otro cuadrado de 10 m2 de superficie.

•Eláreadelcuadradodeladod es A1 = d 2 = 10 m2.

•Eláreadelcuadradodeladol es la mitad del área del cua-drado de lado d. Por tanto: A2 = l 2 = 10 : 2 = 5 m2.

El área del cuadrado de lado l es de 5 m2.

l

l

d

d

10 m2


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Autoevaluación1. Describe el poliedro que se obtiene truncando un octaedro regular mediante planos que

cortan las aristas a un tercio de su longitud. ¿Se trata de un poliedro semirregular? Expli-ca por qué.

Se obtiene un cuerpo geométrico formado por 6 cuadrados, uno por cada vértice del octaedro y 8 hexágonos regulares, uno por cada cara del octaedro. En cada uno de sus vértices concurren un cuadrado y dos hexágonos.

El octaedro así truncado es un poliedro semirregular porque está compuesto por caras que son polígonos regulares de dos tipos, cuadrados y hexágonos, y en cada vértice concurren los mismos tipos de polígonos.

2. Describe los planos de simetría del octaedro regular. Di tam-bién cuáles son los ejes de giro y de qué orden es cada uno.

Planos de simetría. Tiene, en total, 9.

•Delas12aristasdeloctaedro,cadacuatroestáncontenidasenunmismo plano.

Cada uno de estos planos es un plano de simetría. De estos, hay 3.

•Cadapardearistasparalelasformanunplano.Elplanoperpendicularacadaunodeestosesun plano de simetría. De estos, hay 6.

Ejes de giro. Tiene, en total, 13.

•Tresejesdegirodeordencuatro,lasrectasqueunenvérticesopuestos.

•Seisejesdegirodeordendos,lasrectasqueunenloscentrosdearistasopuestas.

•Cuatroejesdegirodeordentres,lasrectasqueunenlosbaricentrosdecarasopuestas.

3. Calcula la superficie total de:

a) Una pirámide de base cuadrada en la que la arista lateral y la arista de la base son igua-les y miden 10 cm.

b) Un tronco de cono cuyas bases tienen radios de 9 m y 6 m, y la generatriz mide 5 m.

a)

h = 10 5–2 2 ≈ 8,66 cm

Spirámide = 102 + 4 · ,2

10 8 66c m ≈ 273,21 cm2

10 cm

10 cm

10 cm

10 cm

10 cm

5h

b)

Stronco de cono = π(6 + 9) · 5 + π · 62 + π · 92 = 192π ≈ 603,19 m2

9 m

6 m

5 m

4. En una esfera de 8 cm de radio se dan dos cortes paralelos a distintos lados del centro, alejados de él 2 cm y 3 cm, respectivamente. Calcula la superficie de la zona esférica com-prendida entre ambos cortes.

La altura de la zona esférica es h = 5 cm.

Szona esférica = 2π · 8 · 5 = 80π ≈ 251,33 cm2


49


5. Calcula el volumen de estos cuerpos:

9 m

7 m 2 m

3 m1 m

5 cm8

cm

A CB

8 cm

8 cm

6 cm

8 cm

4 cm

A V = 7 · 6 · 1 + 3 · 2 · 1 = 48 m3

B Altura del cono: h = 5 4–2 2 = 3 cm

V = 31 π · 42 · 3 + π · 42 · 8 + 2

134 π · 43 ≈ 50,27 + 402,12 + 134,04 = 586,43 cm3

C

x x6

4 2+

= → 2x = 12 → x = 6 cm

Vtronco = 31 82 · 12 – 3

1 · 42 · 6 = 224 cm3

x

4

6

2

6. Con este sector circular se construye un cono. Halla el radio de su base, su altura y su volumen.

18 cm

La longitud de la semicircunferencia es L = ·π2

2 18 ≈ 56,55 cm, y coincide con la de la cir-

cunferencia de la base del cono. Por tanto:

Su radio es 56,55 = 2πr → r = 9 cm.

La altura es h = 18 9–2 2 ≈ 15,69 cm.

El volumen es V = 31 · π · 92 · 15,69 ≈ 1 330,87 cm3

7. Dos ciudades están en el ecuador y sus longitudes se diferencian en 10°. ¿Cuál es la dis-tancia entre ellas? (Radio de la Tierra: 6 371 km)

x40 000360 10= → x ≈ 1 111

La distancia entre las ciudades es, aproximadamente, de 1 111 km.

8. Las coordenadas geográficas de San Petersburgo son 60° N 30° E, y de Oslo, 60° N y 11° E.

Halla la longitud del arco del paralelo que va de la una a la otra.

Utilizando lo visto en el ejercicio resuelto de la página 221, el paralelo 60° mide, aproximada-mente, 20 015 km.

Entre ambas ciudades hay un arco de 30° – 11° = 19°. Por tanto, la distancia entre ellos es

°36020 015 · 19° ≈ 1 056,35 km.

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